صفحه کلید

صفحه کلید، متداولترین وسیله ورود اطلاعات در کامپیوتر است .عملکرد صفحه کلید مشابه یک کامپیوتر است!

صفحه کلید شامل مجموعه ای از سوییچ ها است که به یک ریزپردازنده متصل می گردند. ریزپردازنده وضعیت هر سوئیچ را هماهنگ و واکنش لازم در خصوص تغییر وضعیت یک سوئیچ را از خود نشان خواهد داد.

انواع صفحه کلید
صفحه کلیدها از بدو استفاده در کامپیوتر، تاکنون کمتر دستخوش تغییراتی شده اند. اغلب تغیرات اعمال شده در رابطه با صفحه کلید، افزودن کلیدهائی خاص ، به منظور انجام خواسته های مورد نظر است . متداولترین نوع صفحه کلیدها عبارتند از :

صفحه کلید پیشرفته با 101 کلید
صفحه کلید ویندوزبا 104 کلید
صفحه کلید استاندارد اپل با 82 کلید
صفحه کلید پیشرفته اپل با 108 کلید

کامپیوترهای laptop دارای صفحه کلیدهای مختص بخود بوده که آرایش کلیدها بر روی آنان با صفحه کلیدهای استاندارد متفاوت است . برخی از تولید کنندگان صفحه کلید، کلیدهای خاصی را نسبت به صفحه کلیدهای استاندارد اضافه نموده اند. صفحه کلید دارای چهار نوع کلید متفاوت است :

کلیدهای مربوط به تایپ
کلیدهای مربوط به بخش اعداد (Numeric keypad)
کلیدهای مربوط به توابع ( عملیات ) خاص
کلیدهای کنترلی

کلیدهای تایپ بخشی از صفحه کلید را شامل می گردنند که بکمک آنها می توان حروف الفبائی را تایپ نمود. آرایش کلیدهای فوق بر روی صفحه کلید مشابه دستگاههای تایپ است . همزمان با گسترش استفاده از کامپیوتر در بخش های تجاری ضرورت وجود کلیدهای خاص عددی برای بهبود سرعت ورود اطلاعات نیز احساس گردید، بدین منظوور Numeric keypad در صفحه کلیدها مورد استفاده قرار گرفت . با توجه به اینکه حجم بالائی از اطلاعات بصورت عدد می باشند ، یک مجموعه با 17 کلید به صفحه کلید اضافه گردید. آرایش کلیدهای فوق بر روی صفحه کلید مشابه اغلب ماشین های حساب است . در سال 1986 شرکت IBM صفحه کلید اولیه خود را تغییر و کلیدهای عملیاتی و کنترلی را به آن اضافه کرد. کلیدهای عملیاتی بصورت یک سطر و در بالاترین قسمت صفحه کلید قرار می گیرند. با استفاده از نرم افزارهای کاربردی و یا سیستم عامل می توان به هر یک از کلیدهای عملیاتی مسئولیتی را واگذار نمود. کلیدهای کنترلی باعث کنترل مکان نما (Cursor) و صفحه نمایشگر می باشند. در این راستا از چهار کلید ( با فرمت معکوس حرف T ) بین بخش مربوط به کلیدهای مختص تایپ و بخش عددی صفحه کلید استفاده شده است. با استفاده از کلیدهای فوق کاربران قادر به حرکت مکان نما بر روی صفحه نمایشگر خواهند بود. در اغلب نرم افزارها با استفاده از کلیدهای کنترلی کاربران قادر به پرش هائی با گام های بلند نیز خواهند بود. این کلیدها شامل موارد زیر می باشد :

Home
End
Insert
Delete
Page Up
Page Down
Control (Ctrl)
Alternate (Alt)
Escape (Esc)

صفحه کلید ویندوز، کلیدهای اضافه ای را معرفی نمود. کلیدهای Windows یا Start و یک کلید Application نمونه هائی در این زمینه می باشند. صفحه کلیدهای " اپل " اختصاص به سیستم های مکینتاش دارد. شکل زیر یک نمونه از صفحه کلیدهای فوق را نشان می دهد:

صفحه کلید از نمای نزدیک
پردازنده موجود در یک صفحه کلید ، به منظور عملکرد صحیح صفحه کلید، می بایست قادر به شناخت و آگاهی از چندین موضوع باشد. مهمترین این موضوعات عبارتند از :

آگاهی از موقعیت کلید در ماتریس کلید ها ( مدار ماتریسی )
میزان جهش ( Bounce ) کلید و نحوه فیلتر نمودن آن
سرعتی که اطلاعات برای typematics ارسال می گردند.

مدارماتریسی کلید ها ، یک شبکه ازمدارات بوده و در زیرکلید ها قرار دارد.در تمام صفحه کلیدها، هر مدار در نقطه مربوط به یک کلید خاص، شکسته می گردد.با فشردن یک کلید فاصله موجود بین مدار حذف و امکان ایجاد یک جریان ضعیف بوجود می آید. پردازنده وضعیت هر یک از کلیدها را از بعد پیوستگی در نقطه تماس مدار مربوطه، بررسی می کند. زمانیکه تشخیص داده شد که یک مدار بسته شده ( اتصال برقرار است ) است، مقایسه بین محل کلید مورد نظر با " طرح کاراکترهای" (bitmap) موجود در حافظه ROM انجام می گیرد. طرح کاراکترها، یک چارت مقایسه ای برای پردازنده بوده تا به وی اعلام گردد، کدام کلید در مختصات X,Y در مدارماتریسی کلید ها ، قرار دارد.در صورتیکه بیش از یک کلید بصورت همزمان فعال شده باشد پردازنده بررسی خواهد کرد که آیا ترکیب کلیدهای فشرده شده دارای یک طرح کاراکتر است . مثلا" در صورت فشردن کلید a ، حرف a برای کامپیوتر ارسال می شود.در صورتیکه کلید shift را نگاهداشته و کلید a را فعال نمائیم پردازنده ترکیب فوق را با طرح کاراکترها مقایسه و حرف A را تولید خواهد کرد.
شکل زیر ریزپردازنده و کنترل کننده صفحه کلید را نشان می دهد.

شکل زیر مدار ماتریسی کلید ها را نشان می دهد.

صفحه کلید از سوئیچ به منظور اعمال تغییردر جریان مربوط به مدارات صفحه کلید استفاده می نماید.زمانیکه کلیدی فشرده می گردد، میزان اندکی لرزش بین سطح تماس وجود داشته که bounce نامیده می گردد. پردازنده موجود در صفحه کلید آن را تشخیص داده و متوجه این موضوع خواهد شد که فعال و غیر فعال شدن سریع سوئیج بصورت تکراری ، نشاندهنده فشردن چندین کلید نبوده و صرفا" یک کلید در نظر گرفته خواهد شد.( تمام سیگنال های دیگر حذف و صرفا" یک سیگنال در نظر گرفته خواهد شد) . در صورتکیه کلیدی را برای مدت زمانی نگه داری شده و این عمل ادامه یابد پردازنده تشخیص خواهد داد که شما قصد دارید کلیدهائی را بصورت تکراری برای کامپیوتر ارسال دارید عملیات فوقtypematics نامیده می شود. در فرآیند فوق تاخیر بین هر ضربه بر روی کلید می تواند توسط نرم افزار مشخص گردد. دامنه تاخیر فوق از 2 کاراکتر در ثانیه شروع و می تواند تا 30 کاراکتر در ثانیه ادامه یابد .

تکنولوژی های صفحه کلید
صفحه کلیدها از تکنولوژی های متفاوت سوئیچ، استفاده می نماید. ما علاقه مندیم زمانیکه کلیدی بر روی صفحه کلید فعال می گردد، واکنش آن را حس نمائیم ،.ما می خواهیم صدای "کلیک " کلیدها را در زمان تایپ بشنویم ، ما می خواهیم کلیدها محکم ( سخت ) بوده و در زمان فشردن یک کلید سریعا" کلید فشرده شده به حالت اولیه خود برگردد. در این راستا از تکنولوژی های متفاوتی استفاده می گردد:

Rubber dome mechanical
Capacitive non-mechanical
Metal contact mechanical
Membrane mechanical
Foam element mechanical

متداولترین تکنولوژی سوئیچ استفاده شده در صفحه کلید rubber dome ( لاستیک برجسته) است . در این نوع صفحه کلیدها، هر کلید بر روی یک لاستیک برجسته کوچک و انعطاف پذیر به مرکزیت یک کربن سخت قرار می گیرد.زمانیکه کلیدی فعال می گردد یک پیستون بر روی قسمت پائین کلید مجددا" لاستیک برجسته را بسمت پایین بحرکت در می آورد. مسئله فوق باعث می گردد که کربن سخت ، بسمت پایین حرکت نماید. مادامیکه کلید نگاه داشته شود کربن، مدار را برای آن بخش ماتریس تکمیل می نماید. زمانیکه کلید رها ( آزاد) می گردد، لاستیک برجسته مجددا" به شکل و حالت اولیه بر می گرداند.

سوئیچ های صفحه کلید های با تکنولوژی لاستیک برجسته ارزان و مقاوم در مقابل جهش و خورندگی می باشند چراکه لایه پلاستیکی ماتریس کلیدها را در برمی گیرد. سوییچ های پرده ای در عمل شباهت زیادی با سوییچ های پلاستیکی دارند.کلیدهای فوق دارای بخش مجزا برای هر کلید نبوده و در عوض از یک ورق پلاستیکی با برآمدگی های مربوطه به هر کلید استفاده می نمایند. از این نوع صفحه کلیدها برای صنایع سنگین استفاده می گردند. ا از صفحه کلیدهای فوق بندرت در کامپیوتر استفاده می گردد .
سوئیچ های Capacitive غیر مکانیکی بوده چراکه در آنها مشابه سایر تکنولوژیهای مربوط به صفحه کلید از یک مدار کامل استفاده نمی گردد. در اینن سوئیچ ها جریان بصورت پیوسته در بین تمام بخش های ماتریس کلید وجود و حرکت می نماید .

اتصالات صفحه کلید
زمانیکه کلیدی توسط کاربر فعال می گردد پردازنده صفحه کلید بررسی لازم را انجام ( با توجه به مدار ماتریسی ) ونوع حرفی را که می بایست برای کامپیوتر ارسال گردد، مشخص می نماید. کاراکترها در یک بافر و یا حافظه ای که معمولا" شانزده بایت ظرفیت دارد، قرار خواهند گرفت . در ادامه با توجه به نوع اتصالات مربوطه ، کاراکتر مورد نظر ارسال خواهد شد. . انواع متداول کانکتورهای صفحه کلید عبارتند از :

کانکتور پنج پین DIN)Deustche industrie Norm)
کانکتور شش پین PS/2
کانکتور چهار پین USB
کانکتور داخلی ( برای کامپیوترهای Laptops ).

شکل زیر یک کانکنور PS/2 را نشان می دهد.

کانکتورهای پنج پین از رایج ترین کانکتورهای صفحه کلید می باشند . برخی از کامپیوترها از کانکتور PS/2 استفاده می نمایند. امروزه در سیستم های جدید کانکتورهای PS/2 جای خود را به کانکتورهای USB داده است . نوع کانکتوراستفاده شده دارای اهمیت زیادی نبوده و در این راستا لازم است که به دو نکته اساسی دقت گردد . اولین موضوع برق مورد نیاز صفحه کلید است . صفحه کلیدها به میزان اندکی برق ( حدودا" پنج ولت ) نیاز دارند. کابل حمل کننده داده از صفحه کلید بسمت کامپیوتر قرار می گیرد.قسمت دیگر کابل صفحه کلید به پورتی متصل می گردد که مدیریت آن توسط کنترل کننده صفحه کلید انجام می گیرد.کنترل کننده فوق یک مدار مجتمع بوده که مسئولیت آن پردازش تمام داده های ارسالی توسط صفحه کلید و هدایت آنها بسمت سیستم عامل است .زمانیکه سیستم عامل از وجود داده ارسالی توسط صفحه کلید آگاه گرددید ، عملیات متفاوتی توسط سیستم عامل انجام خواهد شد.

آیا داده صفحه کلید یک دستور در سطح سیستم است؟ .( مثلا" فعال کردن کلیدهای Ctrl-Alt-Delete).
سیستم عامل در ادامه داده صفحه کلید را در اختیار برنامه جاری قرار خواهد داد.
برنامه در حال اجراء ، قادر به شناسائی داده صفحه کلید بوده و آن را بعنوان یک دستور در سطح برنامه تلقی خواهد کرد.( مثلا" کلیدهای Alt-f که در برنامه های مبتنی بر ویندوز باعث فعال شدن یک پنجره می گردد )

پس از شناخت و بررسی نوع داده ارسال شده توسط صفحه کلید ( دستور به سیستم عامل و یا دستور برای یک برنامه خاص ) پردازش های لازم با توجه به ماهیت داده انجام خواهد شد.